2024年3月25日发(作者:虢梅红)
波谱化学总结
一.紫外(红移蓝移)
1.发色团:指在一个分子中产生紫外吸收带的官能团,一般带有π电子的官能团。电子跃迁类型:n
—π*,π—π*。 助色团:与发色团相连时可以引起发色团吸收峰位置红移,吸收强度增加的原子
或原子团。
2.电子跃迁类型:K带(共轭烯烃分子,n—π*,π—π*跃迁,210~250nm,εmax<10
4
),随着共轭链
的增长,吸收峰红移,吸收强度增加。共轭烯烃的K带不受溶剂效应,而不饱和酮醛的K带随溶剂极
性的增大而红移;R带(连有杂原子的不饱和化合物,n—π*跃迁,270~350nm,ε<100,用于鉴别孤
立C≒O的酮醛);B带(封闭共轭体系,强度较弱,π—π*跃迁, 230~270nm,ε=200);E带(封闭共
轭体系,强度较强,π—π*跃迁,184,ε>10
4
;204,ε=10
3
).
3应用:化合物透明,说明分子中不存在共轭体系,无羰基;如果在210~250nm有吸收,表示有K
吸收带,可能还有两个双键的共轭体系;如果在260~300nm。
4.开链共轭双烯(217),同环共轭双烯(253),延长一个双键(30),(—OAc,0; —OR,6; —SR,30;—
X,5; —NR
2
,60)
5.影响因素:①共轭体系的形成使吸收红移,共轭体系越长,π—π*能量差越小,紫外吸收越向长
波移动。②超共轭效应(烷基与共轭体系相连时,扩大了共轭范围)③溶剂效应:在π—π*,激发
态>基态,ΔE减少,红移;n—π*,激发态<基态,ΔE增加,蓝移④立体效应(空间位阻,构象,
跨环共轭发生红移蓝移,常伴随增色减色)⑤PH:化合物溶液由中性变为碱性时,发生红移,则为
酸性物质;由中变碱,蓝移,芳胺.
二.红外
产生红外吸收的条件:只有在振动中伴随着偶极矩短变化的振动形式才具有红外吸收,即具有红外活
性,偶极矩变化幅度越大,吸收强度越大。(基团振动产生偶极矩的变化;辐射能量满足振动能级跃迁
需要)
应用:单位cm
-1
(—NO
2
对称伸缩1390~1320;反对称1550)1.饱和烃:C—H伸缩振动3300~2700 cm
-1
,
C—H弯曲振动1475~700cm
-1
。2.烯烃:C≒C伸缩1680~1620; C—H 3050±50; ≒C—H弯曲1415。3.
炔烃:(≡C—H伸缩3310~3200,3300尖锐);(C≡C 2260~2150),小的为端基炔。4.芳香烃:(≒C—
3040~3010);碳骨架1650~1450;单取代 770~730,710~690;V越大,取代越多。5.醇、酚、醚:①
有O—H伸缩 3650~3580尖(游离); 3550~3450中强较尖(二聚); 3400~3200强宽(多聚);②C
—O:伯1050; 仲(1100); 叔(1150); 酚(1200);③H—O弯曲:1500面内,强宽;650面外,
宽。
6.羰基化合物:C≒O: 1900~1600. ①醛:C≒O:1735~1715;C—H:2820~2720两个峰;②酮C≒O:
1720~1710;③羧酸:O—H:3350或3200~2500;C≒O:1760或1710. 特征峰:O—H面外摇摆920
宽;④酯C≒O 1745~1720;⑤醚C—O—C 对称1100,非对称1210~1160; ⑥酰卤C≒O 1800附近;
⑦酰胺:C≒O 1690~1650,伯胺(N—H伸缩3520,3400双峰 弯曲1640~1600);仲胺(N—H伸缩
3470~3400双峰 弯曲1550~1530)
三.质谱(单位:ppm)
1.炔烃:(1.6~3.4ppm):(HC≡CH 1.8)2.烯烃:(HC≒CH5.25) 3.醛基氢:(脂肪醛9~10);(芳香醛9. 5~10.5);
4(.苯环H:7.27)
5.R—H0(0.5~5.5);Ar—H(缔合10.5~16);Ar—H(4.8);RCOOH(10~13); RNH
2
,R
2
NH(0.4~3.5); ArNH
2
,Ar
2
NH(2.9~4.8);
6.偶合常数:1.
2
J /J
同
(键数偶—负值;奇数—正值),取代基电负性会使
2
J的绝对值减少(正向),邻位
π键会使其绝对值增加(负向)。烯类化合物末端双键质子的
2
J一般在+3~-3Hz,邻位电负性取代基会
负向变化。CH
4
(-12.4Hz) —COOH(0~20Hz) 2.
3
J饱和型(6~8Hz,反式9~13Hz);烯型(双键中,
顺式<9,反式>10);芳氢(邻6.0~9.4;间位0.8~3.1;对位小于0.59);远程偶合(0~3Hz);
2
D对
1
H
的偶合,I
2D
=1,符合(2n+1)规则(1D=3重峰,2D=5)
四.碳谱:ppm
{sp
3
(0~60);sp
2
(100~165);sp(67~92);饱和烷烃(-2.5~55);—CH
3
(-2.5);CH
2
≒CH
2
(123.3); HC≡CH(71.9),端
基碳(67~70);苯环(128.5);芳环碳(153.0~106.5);C≒O(160~220);醛羰基(190~205);酮羰基(195~220);
羧酸(170~185);羧酸及其衍生物(155~185);酰氯,酰胺(160~175)}
五.质谱
(电喷雾电离);FAB(快电子轰击);CI(化学电离);EI(电子轰击电离);2.α裂解:①自由基中心引发,自
由基强烈的电子配对倾向是反应动力;②通常为均裂,是杂原子和双键的α断裂时,遵循最大烷基丢
失原则;④发生α断裂倾向:N>S.O. π.R >Cl>Br>I3.i裂解:①电荷中心引发,正电荷对电子对的吸引
是反应的动力; ②通常为异裂,是杂原子或双键与α原子之间的键断裂;③对于杂原子Y,吸电子的能力:
X>O.S.>N是i断裂倾向;④裂解取向优选电荷稳定,游离基稳定次之。(奇电子离子可以发生α裂解
或i裂解;偶电子离子只能发生i裂解)4.σ断裂:当化合物不含有O,N,S,X等杂原子,又没有π键时,
σ键在一个电子的轰击下直接断裂得到一个正离子和一个自由基。5.麦式重排:游离基中心引发的反
应,均裂。(γ—H重排到不饱和基团上,并伴随发生β键断裂生成奇电子离子,质荷比符合氮规则。)
紫外可见光谱是由分子吸收能量激发价电子或外层电子跃迁而产生的电子光谱。
2024年3月25日发(作者:虢梅红)
波谱化学总结
一.紫外(红移蓝移)
1.发色团:指在一个分子中产生紫外吸收带的官能团,一般带有π电子的官能团。电子跃迁类型:n
—π*,π—π*。 助色团:与发色团相连时可以引起发色团吸收峰位置红移,吸收强度增加的原子
或原子团。
2.电子跃迁类型:K带(共轭烯烃分子,n—π*,π—π*跃迁,210~250nm,εmax<10
4
),随着共轭链
的增长,吸收峰红移,吸收强度增加。共轭烯烃的K带不受溶剂效应,而不饱和酮醛的K带随溶剂极
性的增大而红移;R带(连有杂原子的不饱和化合物,n—π*跃迁,270~350nm,ε<100,用于鉴别孤
立C≒O的酮醛);B带(封闭共轭体系,强度较弱,π—π*跃迁, 230~270nm,ε=200);E带(封闭共
轭体系,强度较强,π—π*跃迁,184,ε>10
4
;204,ε=10
3
).
3应用:化合物透明,说明分子中不存在共轭体系,无羰基;如果在210~250nm有吸收,表示有K
吸收带,可能还有两个双键的共轭体系;如果在260~300nm。
4.开链共轭双烯(217),同环共轭双烯(253),延长一个双键(30),(—OAc,0; —OR,6; —SR,30;—
X,5; —NR
2
,60)
5.影响因素:①共轭体系的形成使吸收红移,共轭体系越长,π—π*能量差越小,紫外吸收越向长
波移动。②超共轭效应(烷基与共轭体系相连时,扩大了共轭范围)③溶剂效应:在π—π*,激发
态>基态,ΔE减少,红移;n—π*,激发态<基态,ΔE增加,蓝移④立体效应(空间位阻,构象,
跨环共轭发生红移蓝移,常伴随增色减色)⑤PH:化合物溶液由中性变为碱性时,发生红移,则为
酸性物质;由中变碱,蓝移,芳胺.
二.红外
产生红外吸收的条件:只有在振动中伴随着偶极矩短变化的振动形式才具有红外吸收,即具有红外活
性,偶极矩变化幅度越大,吸收强度越大。(基团振动产生偶极矩的变化;辐射能量满足振动能级跃迁
需要)
应用:单位cm
-1
(—NO
2
对称伸缩1390~1320;反对称1550)1.饱和烃:C—H伸缩振动3300~2700 cm
-1
,
C—H弯曲振动1475~700cm
-1
。2.烯烃:C≒C伸缩1680~1620; C—H 3050±50; ≒C—H弯曲1415。3.
炔烃:(≡C—H伸缩3310~3200,3300尖锐);(C≡C 2260~2150),小的为端基炔。4.芳香烃:(≒C—
3040~3010);碳骨架1650~1450;单取代 770~730,710~690;V越大,取代越多。5.醇、酚、醚:①
有O—H伸缩 3650~3580尖(游离); 3550~3450中强较尖(二聚); 3400~3200强宽(多聚);②C
—O:伯1050; 仲(1100); 叔(1150); 酚(1200);③H—O弯曲:1500面内,强宽;650面外,
宽。
6.羰基化合物:C≒O: 1900~1600. ①醛:C≒O:1735~1715;C—H:2820~2720两个峰;②酮C≒O:
1720~1710;③羧酸:O—H:3350或3200~2500;C≒O:1760或1710. 特征峰:O—H面外摇摆920
宽;④酯C≒O 1745~1720;⑤醚C—O—C 对称1100,非对称1210~1160; ⑥酰卤C≒O 1800附近;
⑦酰胺:C≒O 1690~1650,伯胺(N—H伸缩3520,3400双峰 弯曲1640~1600);仲胺(N—H伸缩
3470~3400双峰 弯曲1550~1530)
三.质谱(单位:ppm)
1.炔烃:(1.6~3.4ppm):(HC≡CH 1.8)2.烯烃:(HC≒CH5.25) 3.醛基氢:(脂肪醛9~10);(芳香醛9. 5~10.5);
4(.苯环H:7.27)
5.R—H0(0.5~5.5);Ar—H(缔合10.5~16);Ar—H(4.8);RCOOH(10~13); RNH
2
,R
2
NH(0.4~3.5); ArNH
2
,Ar
2
NH(2.9~4.8);
6.偶合常数:1.
2
J /J
同
(键数偶—负值;奇数—正值),取代基电负性会使
2
J的绝对值减少(正向),邻位
π键会使其绝对值增加(负向)。烯类化合物末端双键质子的
2
J一般在+3~-3Hz,邻位电负性取代基会
负向变化。CH
4
(-12.4Hz) —COOH(0~20Hz) 2.
3
J饱和型(6~8Hz,反式9~13Hz);烯型(双键中,
顺式<9,反式>10);芳氢(邻6.0~9.4;间位0.8~3.1;对位小于0.59);远程偶合(0~3Hz);
2
D对
1
H
的偶合,I
2D
=1,符合(2n+1)规则(1D=3重峰,2D=5)
四.碳谱:ppm
{sp
3
(0~60);sp
2
(100~165);sp(67~92);饱和烷烃(-2.5~55);—CH
3
(-2.5);CH
2
≒CH
2
(123.3); HC≡CH(71.9),端
基碳(67~70);苯环(128.5);芳环碳(153.0~106.5);C≒O(160~220);醛羰基(190~205);酮羰基(195~220);
羧酸(170~185);羧酸及其衍生物(155~185);酰氯,酰胺(160~175)}
五.质谱
(电喷雾电离);FAB(快电子轰击);CI(化学电离);EI(电子轰击电离);2.α裂解:①自由基中心引发,自
由基强烈的电子配对倾向是反应动力;②通常为均裂,是杂原子和双键的α断裂时,遵循最大烷基丢
失原则;④发生α断裂倾向:N>S.O. π.R >Cl>Br>I3.i裂解:①电荷中心引发,正电荷对电子对的吸引
是反应的动力; ②通常为异裂,是杂原子或双键与α原子之间的键断裂;③对于杂原子Y,吸电子的能力:
X>O.S.>N是i断裂倾向;④裂解取向优选电荷稳定,游离基稳定次之。(奇电子离子可以发生α裂解
或i裂解;偶电子离子只能发生i裂解)4.σ断裂:当化合物不含有O,N,S,X等杂原子,又没有π键时,
σ键在一个电子的轰击下直接断裂得到一个正离子和一个自由基。5.麦式重排:游离基中心引发的反
应,均裂。(γ—H重排到不饱和基团上,并伴随发生β键断裂生成奇电子离子,质荷比符合氮规则。)
紫外可见光谱是由分子吸收能量激发价电子或外层电子跃迁而产生的电子光谱。